创建的形状转换架构材料

研究人员北卡罗来纳州立大学已经开发了材料可用于创建能够转换为多个不同架构的结构。研究人员设想应用范围从施工到机器人。

“我们开发的制度受到变态的启发，”关于工作论文作品的通讯作者杰寅说，在NC州的机械和航空航天工程副教授。“具有性质的变态，动物改变了它们的基本形状。我们创建了一类材料，可用于创建改变其基本架构的结构。“

Kirigami是阴的工作的基本概念。Kirigami是折纸的变体，涉及切割和折叠纸。但是，虽然Kirigami传统上使用二维材料，但YIN将相同的原则应用于三维材料。

变态系统从单个3d Kirigami开始。每个单元本身都可以形成多种形状。但这些单元也是模块化的 - 它们可以连接到形成越来越复杂的结构。因为各个单位本身可以形成多种形状，并且可以以多种方式连接到其他单元，整个系统能够形成各种各样的架构。

“想想你可以用传统材料建造的内容，”尹说。“现在想象每种基本构建块能够以多种方式转换时，您可以构建的内容。”

尹的实验室以前展示了类似的概念，其中3D kirigami单位彼此堆叠。在该系统中，单位可用于组装结构 - 但是也可以拆卸结构。

变态系统实际上涉及连接kirigami单位。换句话说，一旦单位彼此连接，它们就无法断开连接。但是，它们创建的较大结构能够转换为多个不同的架构。

“我们的第一个Kirigami系统与变态系统之间存在两大差异，”尹说。“第一个Kirigami系统涉及可以组装成架构，然后拆卸的单位，这是一个优势。但是，当组装单位时，架构将无法转换。由于该单元的侧面没有刚性并且以90度角固定，所以组装结构可以弯曲和移动 - 但它无法从根本上改变其几何形状。

“变态的Kirigami系统不允许您拆卸结构，”尹说。“并且因为每个立方体单元的侧面都是刚性的并且以90度角固定，所以组装结构不会非常弯曲或弯曲。但是，完成的结构是能够转化为不同的架构。“

在概念上的证据测试中，研究人员表明，变态系统能够产生许多不同的结构，该结构能够承受显着的重量，同时保持其结构完整性。

这种结构完整性很重要，因为尹认为建设是变态系统的一个潜在应用。

“如果你规模这种方法，它可能是新一代建筑材料的基础，可以用于创造迅速可展开的结构，”尹说。“想想在大流行期间必须在短时间内扩展的医疗单位，或者在灾难之后需要紧急住房庇护所。”

研究人员还认为，变态系统可用于创建各种可以转换的机器人设备，以便响应外部刺激或执行不同的功能。

“我们也认为该系统可用于创建新的玩具线 - 特别是玩具，可以帮助人们探索与物理和工程相关的一些基本词干概念，”尹说。“我们开放与行业合作者合作，以追求该系统的这些和其他潜在应用。”

- 由Chris Vavra，Web Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com.。